電磁兼容第四章-接地

1、第四章第四章 接地與搭接技術(shù)接地與搭接技術(shù)主要內(nèi)容主要內(nèi)容1. 1. 接地的概念接地的概念2. 2. 安全接地安全接地3. 3. 信號(hào)接地信號(hào)接地4. 4. 地線回路干擾及其抑制地線回路干擾及其抑制5. 5. 電纜屏蔽體的接地電纜屏蔽體的接地6. 6. 屏蔽盒的接地屏蔽盒的接地7. 7. 搭接搭接4.14.1 接地的概念接地的概念基本概念基本概念接地：接地：在系統(tǒng)的某個(gè)選定點(diǎn)與某個(gè)電位基準(zhǔn)面之間建立一條在系統(tǒng)的某個(gè)選定點(diǎn)與某個(gè)電位基準(zhǔn)面之間建立一條低阻抗低阻抗的導(dǎo)電通路的導(dǎo)電通路(1) 接大地接大地：以地球的電位為基準(zhǔn)：以地球的電位為基準(zhǔn)(零電位零電位)，把電子，把電子設(shè)備的金屬外殼等通過由接

2、地線、接地電極等組設(shè)備的金屬外殼等通過由接地線、接地電極等組成的接地裝置與地相連接成的接地裝置與地相連接(2) 系統(tǒng)基準(zhǔn)地系統(tǒng)基準(zhǔn)地(系統(tǒng)地系統(tǒng)地)：指信號(hào)回路的基準(zhǔn)導(dǎo)體：指信號(hào)回路的基準(zhǔn)導(dǎo)體(電電子設(shè)備通常以金屬底座、機(jī)殼、屏蔽罩或粗銅線子設(shè)備通常以金屬底座、機(jī)殼、屏蔽罩或粗銅線等作為基準(zhǔn)導(dǎo)體等作為基準(zhǔn)導(dǎo)體)，并設(shè)該基準(zhǔn)導(dǎo)體電位為相對(duì)零，并設(shè)該基準(zhǔn)導(dǎo)體電位為相對(duì)零電位，但不是大地零電位。電位，但不是大地零電位。地：地：指電路或系統(tǒng)的電位基準(zhǔn)面（相對(duì)電位零點(diǎn)）指電路或系統(tǒng)的電位基準(zhǔn)面（相對(duì)電位零點(diǎn)）接地接地的兩種含義：的兩種含義：理想的基準(zhǔn)導(dǎo)體理想的基準(zhǔn)導(dǎo)體(接地平面接地平面) 必須是一個(gè)零電

3、位、零阻抗的物理實(shí)體，其上各必須是一個(gè)零電位、零阻抗的物理實(shí)體，其上各點(diǎn)之間不應(yīng)存在電位差，它可以為系統(tǒng)中所有信號(hào)電點(diǎn)之間不應(yīng)存在電位差，它可以為系統(tǒng)中所有信號(hào)電平的參考點(diǎn)。一個(gè)理想的接地平面，可以為系統(tǒng)中得平的參考點(diǎn)。一個(gè)理想的接地平面，可以為系統(tǒng)中得任何位置的信號(hào)提供公共的電位參考點(diǎn)?；蛘哒f，在任何位置的信號(hào)提供公共的電位參考點(diǎn)?；蛘哒f，在一個(gè)系統(tǒng)中，各個(gè)理想接地點(diǎn)之間不存在任何電位差。一個(gè)系統(tǒng)中，各個(gè)理想接地點(diǎn)之間不存在任何電位差。實(shí)際情況實(shí)際情況 地線為信號(hào)流回源的路徑地線為信號(hào)流回源的路徑; ;信號(hào)回路阻抗不為零信號(hào)回路阻抗不為零. .地線阻抗不為零，電流流過有限阻抗時(shí)，必然會(huì)導(dǎo)致地

4、線阻抗不為零，電流流過有限阻抗時(shí)，必然會(huì)導(dǎo)致電壓降電壓降; ;接地體接地體( (導(dǎo)線或?qū)щ娖矫鎸?dǎo)線或?qū)щ娖矫? ) 各接地點(diǎn)之間有電各接地點(diǎn)之間有電位差位差. .良好的接地平面良好的接地平面 良好的接地平面不一定要和大地具有相同的電位。良好的接地平面不一定要和大地具有相同的電位。在某些情況下，也不必與大地相連通。在某些情況下，也不必與大地相連通。接地平面與大地連接的優(yōu)點(diǎn)：接地平面與大地連接的優(yōu)點(diǎn)：(1)(1)提高電子設(shè)備電路系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性；提高電子設(shè)備電路系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性；(2)(2)使系統(tǒng)的屏蔽接地，取得良好的電磁屏蔽效果；使系統(tǒng)的屏蔽接地，取得良好的電磁屏蔽效果；(3)(3)泄放因靜電感

5、應(yīng)在機(jī)殼上積累的電荷，避免電荷泄放因靜電感應(yīng)在機(jī)殼上積累的電荷，避免電荷 積累過多形成的高壓導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部放電而造成干積累過多形成的高壓導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部放電而造成干擾；擾；(4)(4)防止雷電放電或事故導(dǎo)致金屬外殼上出現(xiàn)過高對(duì)防止雷電放電或事故導(dǎo)致金屬外殼上出現(xiàn)過高對(duì)地電壓而危及操作人員和設(shè)備的安全。地電壓而危及操作人員和設(shè)備的安全。PHNcontact indirect4.24.2 安全接地安全接地基本概念基本概念安全接地安全接地(保險(xiǎn)接地保險(xiǎn)接地)：采用低阻抗的導(dǎo)體將用電設(shè)備的采用低阻抗的導(dǎo)體將用電設(shè)備的外殼連接到大地上，使操作人員不致因設(shè)備外殼漏電或外殼連接到大地上，使操作人員不致因設(shè)備外殼漏

6、電或靜電放電而發(fā)生觸電危險(xiǎn)。靜電放電而發(fā)生觸電危險(xiǎn)。解釋解釋大地具有非常大的電容量，是理想的零電位，不論往大大地具有非常大的電容量，是理想的零電位，不論往大地注入多大的電流或電荷，在穩(wěn)態(tài)時(shí)其電位都保持為零。地注入多大的電流或電荷，在穩(wěn)態(tài)時(shí)其電位都保持為零。實(shí)際情況實(shí)際情況與一般用電設(shè)備一樣，電子設(shè)備金屬外殼必須接大地，與一般用電設(shè)備一樣，電子設(shè)備金屬外殼必須接大地，這樣可以避免因事故導(dǎo)致金屬外殼出現(xiàn)過高對(duì)地電壓而這樣可以避免因事故導(dǎo)致金屬外殼出現(xiàn)過高對(duì)地電壓而危及操作人員和設(shè)備的安全危及操作人員和設(shè)備的安全220V0VZ2Z1U1U2機(jī)箱機(jī)箱Z1 + Z2 Z2U2 U1Z1: 高壓部件與機(jī)箱

7、間的阻抗；高壓部件與機(jī)箱間的阻抗；Z2: 機(jī)箱與大地之間的阻抗。機(jī)箱與大地之間的阻抗。 若不接地，若不接地，Z2為無限大，機(jī)箱為無限大，機(jī)箱 電壓就是電源電壓，電壓就是電源電壓，危險(xiǎn)危險(xiǎn)! 若接地，若接地， Z2 = 0，U2 = 0, 安全安全安全地安全地人體的電參數(shù)人體的電參數(shù)人體電阻人體電阻：人體電阻變化范圍很大，人體的皮膚處于干：人體電阻變化范圍很大，人體的皮膚處于干燥潔凈和無破損情況時(shí)，人體電阻可高達(dá)燥潔凈和無破損情況時(shí)，人體電阻可高達(dá)40-100K;人體處于出汗、潮濕狀態(tài)時(shí)，人體電阻降至人體處于出汗、潮濕狀態(tài)時(shí)，人體電阻降至10000 。流經(jīng)人體的安全電流值流經(jīng)人體的安全電流值：對(duì)

8、于交流電為：對(duì)于交流電為15-20mA；對(duì)于直流電為對(duì)于直流電為50mA。當(dāng)流經(jīng)人體的電流高達(dá)。當(dāng)流經(jīng)人體的電流高達(dá)100mA時(shí)，就可能導(dǎo)致死亡。因此，我國(guó)規(guī)定的人體時(shí)，就可能導(dǎo)致死亡。因此，我國(guó)規(guī)定的人體安全電壓為安全電壓為36V和和12V。一般家用電器的安全電壓為。一般家用電器的安全電壓為36V，以保證觸電時(shí)流經(jīng)人體的電流值小于，以保證觸電時(shí)流經(jīng)人體的電流值小于40mA。接地帶來的安全接地帶來的安全將機(jī)殼接地：當(dāng)人體接觸帶電機(jī)殼時(shí)，人體電阻與接地將機(jī)殼接地：當(dāng)人體接觸帶電機(jī)殼時(shí)，人體電阻與接地導(dǎo)線的阻抗并聯(lián)，人體電阻遠(yuǎn)大于接地導(dǎo)線的阻抗，大導(dǎo)線的阻抗并聯(lián)，人體電阻遠(yuǎn)大于接地導(dǎo)線的阻抗，大部

9、分漏電電流流經(jīng)接地導(dǎo)線旁路流入大地。通常規(guī)定接部分漏電電流流經(jīng)接地導(dǎo)線旁路流入大地。通常規(guī)定接地電阻值為地電阻值為5-10，所以流經(jīng)人體的電流值將減小為原，所以流經(jīng)人體的電流值將減小為原先的先的1/200-1/100.4.34.3 信號(hào)接地信號(hào)接地單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地混合接地混合接地懸浮接地懸浮接地信號(hào)接地方式信號(hào)接地方式串聯(lián)單點(diǎn)接地串聯(lián)單點(diǎn)接地并聯(lián)單點(diǎn)接地并聯(lián)單點(diǎn)接地信號(hào)接地方式的種類信號(hào)接地方式的種類 4.3.1 單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地(1) 串聯(lián)單點(diǎn)接地串聯(lián)單點(diǎn)接地 4.3.1 單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地(1) 串聯(lián)單點(diǎn)接地串聯(lián)單點(diǎn)接地缺點(diǎn)缺點(diǎn)：通常地線的直流電阻不為零，特別是在高頻情況：通

10、常地線的直流電阻不為零，特別是在高頻情況下，地線的交流阻抗比其直流電阻大，因此共用地線上下，地線的交流阻抗比其直流電阻大，因此共用地線上A、B和和C點(diǎn)的電位不為零，并且各點(diǎn)電位受到所有電點(diǎn)的電位不為零，并且各點(diǎn)電位受到所有電路注人地線電流的影響。從抑制干擾的角度考慮，這種路注人地線電流的影響。從抑制干擾的角度考慮，這種接地方式是最不適用的。接地方式是最不適用的。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 這種接地方式的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，各個(gè)電路的接這種接地方式的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，各個(gè)電路的接地引線比較短，其電阻相對(duì)小，所以，這種接地方式常地引線比較短，其電阻相對(duì)小，所以，這種接地方式常用于設(shè)備機(jī)柜中的接地。如果各個(gè)電路的接地電平差別

11、用于設(shè)備機(jī)柜中的接地。如果各個(gè)電路的接地電平差別不大，也可以采用這種接地方式。反之，高電平電路會(huì)不大，也可以采用這種接地方式。反之，高電平電路會(huì)干擾低電平電路。干擾低電平電路。接地點(diǎn)的選擇接地點(diǎn)的選擇1231()ALUIII R接地點(diǎn)靠近最低電平電路接地點(diǎn)靠近最低電平電路C1C2C3R1R2R3I1I2I3ABC接地點(diǎn)靠近最高電平電路接地點(diǎn)靠近最高電平電路C1C2C3R1R2R3I1I2I3ABC121231231()()AHUI RIIRIIIRAHALUU設(shè)電路設(shè)電路1、2和和3三級(jí)的電平依次由低到高三級(jí)的電平依次由低到高 4.3.1 單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地(1) 串聯(lián)單點(diǎn)接地串聯(lián)單點(diǎn)接地結(jié)論：

12、結(jié)論：地電位對(duì)低電平級(jí)電路的干擾最小地電位對(duì)低電平級(jí)電路的干擾最小( 2 ) 并聯(lián)單點(diǎn)接地并聯(lián)單點(diǎn)接地332211RIURIURIUCBA優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 各電路互相不影響各電路互相不影響缺點(diǎn)缺點(diǎn): 1) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不便于使用；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不便于使用； 2）各地線間可能形成電容各地線間可能形成電容 性和電感性耦合。性和電感性耦合。結(jié)論結(jié)論：?jiǎn)吸c(diǎn)接地只適用于低頻電路：?jiǎn)吸c(diǎn)接地只適用于低頻電路 當(dāng)當(dāng)l 接近于接近于 /4時(shí)，有很強(qiáng)的天線效應(yīng)，向外輻射；時(shí)，有很強(qiáng)的天線效應(yīng)，向外輻射； 高頻時(shí)分布電容與分布電感的影響，難以實(shí)現(xiàn)真正的單點(diǎn)高頻時(shí)分布電容與分布電感的影響，難以實(shí)現(xiàn)真正的單點(diǎn) 接地。接地。各電路的

13、地電位各電路的地電位R1R2R3N1N2I1I2I3N3ABC 4.3.1 單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地(3) 串聯(lián)單點(diǎn)、并聯(lián)單點(diǎn)混合接地串聯(lián)單點(diǎn)、并聯(lián)單點(diǎn)混合接地模擬電路模擬電路1模擬電路模擬電路2模擬電路模擬電路3數(shù)字邏輯控制電路數(shù)字邏輯控制電路數(shù)字信息處理電路數(shù)字信息處理電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路 4.3.1 單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地4.3.2 多點(diǎn)接地（適用于高頻）多點(diǎn)接地（適用于高頻）)()()(333222111LjRIULjRIULjRIUCBA各電路的地電位各電路的地電位多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地:指電子設(shè)備指電子設(shè)備(或系統(tǒng)或系統(tǒng))中各個(gè)接地點(diǎn)都有直接接到中各個(gè)接地點(diǎn)都有直接

14、接到距它最近的接地平面上，以使接地引線的長(zhǎng)度最短。這里距它最近的接地平面上，以使接地引線的長(zhǎng)度最短。這里所說的接地平面可以是設(shè)備的底板，也可以是貫通整個(gè)系所說的接地平面可以是設(shè)備的底板，也可以是貫通整個(gè)系統(tǒng)的接地母線。統(tǒng)的接地母線。R2N2I2BL1N1I1AR3I3N3CL2L3R14.3.2 多點(diǎn)接地（適用于高頻）多點(diǎn)接地（適用于高頻）經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn): (1)多點(diǎn)接地，應(yīng)盡可能減少接地線長(zhǎng)度，使高頻阻抗多點(diǎn)接地，應(yīng)盡可能減少接地線長(zhǎng)度，使高頻阻抗減至最小。一般情況下，電子設(shè)備往往以鍍銀版作為接減至最小。一般情況下，電子設(shè)備往往以鍍銀版作為接 地子母線，以減少表面阻抗。地子母線，以減少表面阻抗。

15、(2) (2)頻率低于頻率低于1MHz1MHz時(shí)，采用單點(diǎn)接地較好；頻率高于時(shí)，采用單點(diǎn)接地較好；頻率高于10MHz10MHz時(shí)，采用多點(diǎn)接地。對(duì)于時(shí)，采用多點(diǎn)接地。對(duì)于1-10MHZ1-10MHZ間的頻率而言，只要間的頻率而言，只要最長(zhǎng)接地線的長(zhǎng)度小于最長(zhǎng)接地線的長(zhǎng)度小于/20，則可以采用單點(diǎn)接地方案以，則可以采用單點(diǎn)接地方案以避免公共阻抗耦合。避免公共阻抗耦合。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 接地線較短，適用于高頻及數(shù)字電路。接地線較短，適用于高頻及數(shù)字電路。缺點(diǎn)缺點(diǎn): 形成各種地回路，可能造成地回路干擾。形成各種地回路，可能造成地回路干擾。4.3.3 4.3.3 浮地浮地 設(shè)備地線系統(tǒng)在電氣上設(shè)備地線系統(tǒng)在

16、電氣上與大地相絕緣。減小由于地與大地相絕緣。減小由于地電流引起的電磁干擾。電流引起的電磁干擾。N1信號(hào)地信號(hào)地安全地安全地N2N3 利用懸浮機(jī)殼內(nèi)的屏蔽層降低地回路干擾利用懸浮機(jī)殼內(nèi)的屏蔽層降低地回路干擾 可以避免安全接地回路中可以避免安全接地回路中 的干擾電流影響信號(hào)接地的干擾電流影響信號(hào)接地 回路?；芈?。 可以減少由于地電流引起可以減少由于地電流引起 的共模干擾；的共模干擾；優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)缺點(diǎn)：N1信號(hào)地信號(hào)地安全地安全地N2N3 減少由于不當(dāng)?shù)慕拥囟a(chǎn)減少由于不當(dāng)?shù)慕拥囟a(chǎn) 生的干擾；生的干擾； 對(duì)傳導(dǎo)干擾也有較好的抑對(duì)傳導(dǎo)干擾也有較好的抑 制作用。制作用。 不能適應(yīng)復(fù)雜的電磁環(huán)境，特不

17、能適應(yīng)復(fù)雜的電磁環(huán)境，特 別是對(duì)于一個(gè)較大的電子系別是對(duì)于一個(gè)較大的電子系 統(tǒng)，對(duì)地的分布電容較大，不統(tǒng)，對(duì)地的分布電容較大，不 能做到真正的懸??；能做到真正的懸浮； 雷擊、靜電感應(yīng)時(shí)，會(huì)擊穿絕雷擊、靜電感應(yīng)時(shí)，會(huì)擊穿絕 緣，甚至引起弧光放電。緣，甚至引起弧光放電。4.3.3 4.3.3 浮地浮地4.3.4 4.3.4 混合接地混合接地低頻低頻：電容的阻抗大電容的阻抗大單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地高頻高頻：電容的阻抗小電容的阻抗小多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地N1N2N3低頻單點(diǎn)、高頻多點(diǎn)混合接地低頻單點(diǎn)、高頻多點(diǎn)混合接地如如：抗高頻干擾的低頻傳輸屏抗高頻干擾的低頻傳輸屏 蔽電纜。蔽電纜。低頻單點(diǎn)、高頻多點(diǎn)混合接地低頻

18、單點(diǎn)、高頻多點(diǎn)混合接地高頻：高頻：電感的阻抗大電感的阻抗大單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地低頻：低頻：電感的阻抗小電感的阻抗小多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地N1N2N3高頻單點(diǎn)、低頻多點(diǎn)混合接地高頻單點(diǎn)、低頻多點(diǎn)混合接地如如：多個(gè)機(jī)箱安全接地，高頻電路則單點(diǎn)接地。多個(gè)機(jī)箱安全接地，高頻電路則單點(diǎn)接地。低頻多點(diǎn)、高頻單點(diǎn)混合接地低頻多點(diǎn)、高頻單點(diǎn)混合接地4.3.4 4.3.4 混合接地混合接地4.3.4 4.3.4 混合接地混合接地 如圖，某電路，為一低電平視頻電路，在從音頻到高如圖，某電路，為一低電平視頻電路，在從音頻到高頻下，實(shí)現(xiàn)了低頻單點(diǎn)、高頻多點(diǎn)，避免了低頻地電流回頻下，實(shí)現(xiàn)了低頻單點(diǎn)、高頻多點(diǎn)，避免了低頻地電流回路

19、的形成。路的形成。音頻端音頻端高頻端高頻端N1 N2大地或車輛的接地面大地或車輛的接地面注意注意: 避免電容與引線電感發(fā)生諧振。避免電容與引線電感發(fā)生諧振。4.3.5 轉(zhuǎn)換接地轉(zhuǎn)換接地 如圖，某電路，計(jì)算機(jī)及其外設(shè)，一般需要導(dǎo)線接地。但是容易如圖，某電路，計(jì)算機(jī)及其外設(shè)，一般需要導(dǎo)線接地。但是容易引起電氣干擾，通過加線圈（引起電氣干擾，通過加線圈（1mH：f = 50Hz，Z 0.4；f = 50k 1 MHz，Z 約為約為1K ）這種方式有助于抑制地線中的感應(yīng)、瞬變和干擾）這種方式有助于抑制地線中的感應(yīng)、瞬變和干擾進(jìn)入邏輯總線進(jìn)入邏輯總線4.3.5 轉(zhuǎn)換接地轉(zhuǎn)換接地4.44.4 信地線回路的

20、干擾信地線回路的干擾及抑制技術(shù)及抑制技術(shù)4.4 4.4 地回路干擾及其抑制地回路干擾及其抑制4.4.1 4.4.1 地回路干擾地回路干擾 由地回路中的共模干擾電壓在受害回路輸入端引起的干擾電壓。由地回路中的共模干擾電壓在受害回路輸入端引起的干擾電壓。地回路干擾的來源地回路干擾的來源: :共地阻抗的共模干擾共地阻抗的共模干擾: :實(shí)際地線本實(shí)際地線本身既有電阻分量又有電抗分量，當(dāng)身既有電阻分量又有電抗分量，當(dāng)有電流通過地線時(shí)，就要產(chǎn)生壓降有電流通過地線時(shí)，就要產(chǎn)生壓降地回路干擾模型地回路干擾模型信號(hào)電流信號(hào)電流電路電路1電路電路2UG地電流地電流IGISZG場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線的共模干擾場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線的共模干擾計(jì)

21、算地電流的等效電路計(jì)算地電流的等效電路UGIGZGZCZSZLGGGLCSUIZZZZ干擾源電壓干擾源電壓地阻抗地阻抗負(fù)載阻抗負(fù)載阻抗線路阻抗線路阻抗電源阻抗電源阻抗地電流的計(jì)算地電流的計(jì)算4.4 4.4 地回路干擾及其抑制地回路干擾及其抑制4.4.2 4.4.2 兩點(diǎn)接地時(shí)的噪聲電壓兩點(diǎn)接地時(shí)的噪聲電壓 兩個(gè)接地點(diǎn)的電位很少相同，故當(dāng)接地點(diǎn)位置有好幾處時(shí)，兩個(gè)接地點(diǎn)的電位很少相同，故當(dāng)接地點(diǎn)位置有好幾處時(shí)，接地點(diǎn)間的電位差將反映到電路中接地點(diǎn)間的電位差將反映到電路中。 放大器的輸入電壓除與信號(hào)源電壓放大器的輸入電壓除與信號(hào)源電壓UsUs有關(guān)外，有關(guān)外，A A點(diǎn)與點(diǎn)與B B點(diǎn)間點(diǎn)間的地電位差的

22、地電位差U UG G也會(huì)在放大器的輸入端形成噪聲電壓也會(huì)在放大器的輸入端形成噪聲電壓Un.Un. RL UNRGUG RC1 RS RC2等效電路等效電路AB22CSCLRRRR通常通常212()()LCNGLSCGCR RUURRRRR4.4.2 4.4.2 兩點(diǎn)接地時(shí)的噪聲電壓兩點(diǎn)接地時(shí)的噪聲電壓故故 在信號(hào)源的接地端接入一阻抗在信號(hào)源的接地端接入一阻抗ZSG22CSCLRRRR當(dāng)當(dāng)21LCNGLSCSGRRUURRRZ RL UNRGUG RC1 RS RC2等效電路等效電路AB ZSG2SGGCZRR且且4.4.2 4.4.2 兩點(diǎn)接地時(shí)的噪聲電壓兩點(diǎn)接地時(shí)的噪聲電壓 在信號(hào)源的接地端

23、接入一阻抗在信號(hào)源的接地端接入一阻抗ZSG RL UNRGUG RC1 RS RC2等效電路等效電路AB ZSGSGZ 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，0NU4.4.2 4.4.2 兩點(diǎn)接地時(shí)的噪聲電壓兩點(diǎn)接地時(shí)的噪聲電壓21LCNGLSCSGRRUURRRZ 例：例：設(shè)設(shè)RC1RC21、RS500、RL10k、RG= 0.01、UG=10mV，試計(jì)算在放大器輸入端的干擾電壓值。，試計(jì)算在放大器輸入端的干擾電壓值。 若若在信號(hào)源與地之間加一個(gè)很大的阻抗在信號(hào)源與地之間加一個(gè)很大的阻抗ZSG=1M ，則，則4410110mV9.4mV10500110.014461010mV0.0095V(105001)10解：解

24、：212()()LCNGLSCGCR RUURRRRR21()LCNGLSCSGR RUURRRZ接地干擾接地干擾電壓幾乎電壓幾乎全部施加全部施加于放大器于放大器輸入端的輸入端的輸入端輸入端有效抑制了地干擾對(duì)放有效抑制了地干擾對(duì)放大器輸入端的影響。大器輸入端的影響。4.4.2 4.4.2 兩點(diǎn)接地時(shí)的噪聲電壓兩點(diǎn)接地時(shí)的噪聲電壓4.4 地回路干擾抑制技術(shù)地回路干擾抑制技術(shù) 在信號(hào)回路中使用隔離變壓器在信號(hào)回路中使用隔離變壓器 在信號(hào)回路中使用中和變壓器（在信號(hào)回路中使用中和變壓器（共模扼流圈）共模扼流圈） 在信號(hào)線上使用磁環(huán)在信號(hào)線上使用磁環(huán) 在數(shù)據(jù)線路中使用光電耦合器或光纖在數(shù)據(jù)線路中使用光

25、電耦合器或光纖 使用差分放大器使用差分放大器原理原理：地回路被隔離變壓器阻隔地回路被隔離變壓器阻隔分析分析：由于繞組間存在由于繞組間存在分布電容分布電容， 仍會(huì)產(chǎn)生一定干擾仍會(huì)產(chǎn)生一定干擾11/()1 1/()LNGGLLRUUURj Cj CR或或21/11/()NGLUUCR對(duì)低頻干擾有較對(duì)低頻干擾有較好的抑制能力好的抑制能力提高抑制干擾能力的措施提高抑制干擾能力的措施: 減少繞組間的分布電容；減少繞組間的分布電容； 降低負(fù)載阻抗降低負(fù)載阻抗電路模型電路模型4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)1 1 在信號(hào)電路中使用隔離變壓器在信號(hào)電路中使用隔離

26、變壓器討論討論:1LCR/1NGUU 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，1LCR/1/ 2NGUU3dBGNUU適用范圍適用范圍: ，即，即01LCR01/(2)LfCR結(jié)論結(jié)論： 不能傳輸直流信號(hào)，對(duì)低頻信號(hào)影響較大。因此，對(duì)直流不能傳輸直流信號(hào)，對(duì)低頻信號(hào)影響較大。因此，對(duì)直流 和低頻信號(hào)電路不宜采用。和低頻信號(hào)電路不宜采用。 對(duì)低頻干擾有較好的抑制能力；對(duì)低頻干擾有較好的抑制能力； 變壓器的初、次級(jí)之間有寄生電容，對(duì)高頻干擾的抑制效變壓器的初、次級(jí)之間有寄生電容，對(duì)高頻干擾的抑制效 果不好；果不好；4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)1 1 在信號(hào)

27、電路中使用隔離變壓器在信號(hào)電路中使用隔離變壓器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：兩個(gè)繞向相同、匝數(shù)相同的繞組構(gòu)成兩個(gè)繞向相同、匝數(shù)相同的繞組構(gòu)成電路電路2電路電路 1扼流圈的一扼流圈的一種安裝方式種安裝方式4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)2 2 在信號(hào)電路中使用縱向在信號(hào)電路中使用縱向扼流圈扼流圈(中和變壓器中和變壓器)適用情況適用情況：傳輸?shù)男盘?hào)中含有直流分量或信號(hào)頻率很低時(shí)：傳輸?shù)男盘?hào)中含有直流分量或信號(hào)頻率很低時(shí) 對(duì)于流過接地線的共模干擾電流，流經(jīng)兩線電流方向相同對(duì)于流過接地線的共模干擾電流，流經(jīng)兩線電流方向相同, , 所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相長(zhǎng)，扼流圈對(duì)回路干擾電流呈現(xiàn)高

28、阻所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相長(zhǎng)，扼流圈對(duì)回路干擾電流呈現(xiàn)高阻 抗，起到抑制地回路的作用?？?，起到抑制地回路的作用。 對(duì)于正常信號(hào)，流過的電流相反，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相消，對(duì)于正常信號(hào)，流過的電流相反，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相消， 對(duì)電流沒有影響，且不會(huì)切斷直流回路；對(duì)電流沒有影響，且不會(huì)切斷直流回路；電路模型電路模型信號(hào)電流信號(hào)電流電路電路1電路電路2UG地電流地電流UGUSML1L2RC1RC2RL等效電路等效電路4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)2 2 在信號(hào)電路中使用縱向在信號(hào)電路中使用縱向扼流圈扼流圈(中和變壓器中和變壓器)4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合電磁干

29、擾的技術(shù)抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)2 2 在信號(hào)電路中使用縱向在信號(hào)電路中使用縱向扼流圈扼流圈(中和變壓器中和變壓器)UGUSML1L2RC1RC2RL等效電路等效電路11111212221222112()0()UIZjLI jMIZZjLI jM電感性耦合的電感性耦合的干擾電壓干擾電壓3.3 傳導(dǎo)耦合分析傳導(dǎo)耦合分析：電感性耦合：電感性耦合 對(duì)信號(hào)對(duì)信號(hào)( (差模電流差模電流) )的影響的影響設(shè)兩繞組上的電流分別為設(shè)兩繞組上的電流分別為IS、IG ，則，則122()()0()()SSLSGSGCSUIRjLIIj MIIRjLj MI222222()()()()CCCCCCSSLSSLLL

30、RjL UIRRjLjLRRjL UUR RjL RRR（令（令UG0，且注意，且注意RC1RL）結(jié)論結(jié)論：對(duì)高頻干擾具有較好的抑制能力對(duì)高頻干擾具有較好的抑制能力得得221/CSGSCCRIIIRjLjff1/5GSIIUSML1L2RC1RC2RL等效電路等效電路IGISIS- - IG當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)5Cff22CCRfL加入扼流圈對(duì)信號(hào)傳輸沒有影響加入扼流圈對(duì)信號(hào)傳輸沒有影響 對(duì)干擾信號(hào)對(duì)干擾信號(hào)( (共模電流共模電流) )的抑制的抑制設(shè)兩繞組上的電流分別為設(shè)兩繞組上的電流分別為I1、I2 ，則，則1 12122122GLGCUjL Ij MII RUjL Ij MII R2222212,(

31、)()CCCCCGLGLLLLR UR UIIj L RRR Rj L RRR R（令（令US0）UGML1L2RC1RC2RL等效電路等效電路在一般情況下在一般情況下112,CLRRLLM2222221()1/NcLcGcLcLccUR RRUj L RRR Rj LRj L R2/1/ 1 ( /)NGCUUff當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，5Cff/1/5NGUU得得故故2/(2)CCfRL 扼流圈的截止頻率扼流圈的截止頻率I2I1 鐵氧體磁環(huán)是高導(dǎo)磁率和高電阻率的材料，對(duì)高頻干擾有鐵氧體磁環(huán)是高導(dǎo)磁率和高電阻率的材料，對(duì)高頻干擾有很好的抑制損耗，而對(duì)低頻電路的損耗較小。很好的抑制損耗，而對(duì)低頻電路的損

32、耗較小。對(duì)共模干擾的抑制對(duì)共模干擾的抑制電路電路1電路電路2UGZG電路電路1電路電路2UGZG對(duì)差模干擾的抑制對(duì)差模干擾的抑制4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)3 3 在信號(hào)傳輸線上使用鐵氧體磁環(huán)在信號(hào)傳輸線上使用鐵氧體磁環(huán)用光電耦合器斷開地回路用光電耦合器斷開地回路電路電路1電路電路2UGZG 利用發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度隨通過它的電流的變化特征，利用發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度隨通過它的電流的變化特征，把電路把電路1的信號(hào)變換成強(qiáng)弱不同的光信號(hào)；光敏三極管再把強(qiáng)的信號(hào)變換成強(qiáng)弱不同的光信號(hào)；光敏三極管再把強(qiáng)弱不同的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成信號(hào)電流，從而完成電路弱不同

33、的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成信號(hào)電流，從而完成電路1和電路和電路2之之間的信號(hào)傳輸。間的信號(hào)傳輸。4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)4 4 在數(shù)據(jù)線路中使用光電耦合器在數(shù)據(jù)線路中使用光電耦合器用光電耦合器斷開地回路用光電耦合器斷開地回路電路電路1電路電路2UGZG 光電耦合器利用光來傳輸信光電耦合器利用光來傳輸信息，從輸入端傳送到輸出端的光息，從輸入端傳送到輸出端的光電耦合器件使得輸入和輸出在電電耦合器件使得輸入和輸出在電氣上完全隔絕，因而能有效地抑氣上完全隔絕，因而能有效地抑制干擾。制干擾。 光電耦合器適用于數(shù)字電路，不適用于模擬電路。因?yàn)槠渚€光電耦合器適用于

34、數(shù)字電路，不適用于模擬電路。因?yàn)槠渚€性不好，會(huì)引起模擬信號(hào)失真。性不好，會(huì)引起模擬信號(hào)失真。 光電耦合器的輸入光電耦合器的輸入 輸出端之間的雜散電容（輸出端之間的雜散電容（0.3pF10pF） 限制了光電耦合器在高頻端的使用。限制了光電耦合器在高頻端的使用。4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)4 4 在數(shù)據(jù)線路中使用光電耦合器在數(shù)據(jù)線路中使用光電耦合器用光纖消除地回路耦合用光纖消除地回路耦合電路電路1電路電路2UGZG 光纖的優(yōu)點(diǎn)是具有無感應(yīng)性和高度隔離性，相當(dāng)于在共光纖的優(yōu)點(diǎn)是具有無感應(yīng)性和高度隔離性，相當(dāng)于在共模地回路中引入一個(gè)高阻抗，能從比值上

35、消除干擾，常用于模地回路中引入一個(gè)高阻抗，能從比值上消除干擾，常用于作強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中的信號(hào)傳輸線以及作微弱檢測(cè)信號(hào)傳輸作強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中的信號(hào)傳輸線以及作微弱檢測(cè)信號(hào)傳輸線。線。4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)4 4 在數(shù)據(jù)線路中使用光纖在數(shù)據(jù)線路中使用光纖差分放大器的輸出電壓差分放大器的輸出電壓 當(dāng)兩個(gè)輸入端對(duì)地平衡當(dāng)兩個(gè)輸入端對(duì)地平衡時(shí)，即為差分平衡器件。時(shí)，即為差分平衡器件。電路連接電路連接電路電路1電路電路2UGZGKU0= K（U1 U2） U0輸入端輸入端 U1 U212輸出端輸出端公共端公共端差分放大器示意圖差分放大器示意圖K4.

36、4.3 4.4.3 抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)抑制地回路耦合電磁干擾的技術(shù)5 5 使用差分放大器使用差分放大器 對(duì)干擾的抑制對(duì)干擾的抑制，則，則12,LGLGRRRR通常通常120121122()()LLNGLCSLCRRUK UUKURRRRR0SR 若若0oNU，且，且1212,LLCCRRRR ，則，則RGRC1RC2U1U2BRL2RSRL1AUG U0RC1RGRL2RL1RSRC2 U1 U2US UGBA抑制干擾的方法：增大放大器的輸入阻抗抑制干擾的方法：增大放大器的輸入阻抗R RL1L1和和R RL2L2或減小信號(hào)源或減小信號(hào)源內(nèi)阻內(nèi)阻RsRs(A(A、B B兩點(diǎn)不是同電位兩

37、點(diǎn)不是同電位) )例例：UG=100mV，RG=0.1，RS=500 , RC1=RC2=1 ， RL1=RL2=10K ，求，求UN=？若？若RL1=RL2=100K時(shí)時(shí), UN=？1211224.76mV()0.5mVLLNGLCSLCRRUURRRRR解解：RGRC1RC2U1U2CRL2RSRL1AUG U0RC1RGRL2RL1RSRC2 U1 U2US UGBA改進(jìn)電路改進(jìn)電路RRACACGGACRUURRR11221122()()LCSLCACLCSLCRRRRRRRRRRRA A、C C兩點(diǎn)間的電壓為：兩點(diǎn)間的電壓為：提高放大器的輸入阻抗提高放大器的輸入阻抗( (接入電阻接入電

38、阻R)R)A A、C C兩點(diǎn)間的電阻為：兩點(diǎn)間的電阻為：C1201122()LLNACLCSLCRRUKURRRRRRGRC1RC2U1U2CRL2RSRL1AUG U0RC1RGRL2RL1RSRC2 U1 U2US UGBA改進(jìn)電路改進(jìn)電路RRU UG G在放大器輸入端引起的噪聲電壓為在放大器輸入端引起的噪聲電壓為因此，可大為因此，可大為減少干擾，同減少干擾，同時(shí)對(duì)信號(hào)而言，時(shí)對(duì)信號(hào)而言，也沒有增加輸也沒有增加輸入阻抗。入阻抗。提高放大器的輸入阻抗提高放大器的輸入阻抗( (接入電阻接入電阻R)R)1201122()LLACNGLCSLCGACRRRUKURRRRRRRR4.54.5 電纜屏

39、蔽體的接地電纜屏蔽體的接地4.5 電纜屏蔽層的接地電纜屏蔽層的接地1 放大器接地，信號(hào)源不接地放大器接地，信號(hào)源不接地低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)選擇低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)選擇：低頻：低頻(f 100kHz)電路使電路使用的電纜，其屏蔽體也要接地，原則上采用單點(diǎn)接地。用的電纜，其屏蔽體也要接地，原則上采用單點(diǎn)接地。如果接地點(diǎn)超過一處，就可能有噪聲干擾到信號(hào)電路。如果接地點(diǎn)超過一處，就可能有噪聲干擾到信號(hào)電路。 四種可能的接地方式：四種可能的接地方式： A、B、C、D4.5.1 低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇4.5 電纜屏蔽層的接地電纜屏蔽層的接地 方式方式A 會(huì)將屏蔽體中的會(huì)將屏蔽

40、體中的噪聲電流引入放大器噪聲電流引入放大器的輸入端，并在輸入的輸入端，并在輸入端阻抗上產(chǎn)生一個(gè)干端阻抗上產(chǎn)生一個(gè)干擾電壓，此干擾電壓擾電壓，此干擾電壓疊加于正常信號(hào)電壓疊加于正常信號(hào)電壓上，上，不合適不合適。USUG1UG2ABDC12C1SC12C2S(1) 放大器接地，信號(hào)源不接地放大器接地，信號(hào)源不接地4.5.1 低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇4.5 電纜屏蔽層的接地電纜屏蔽層的接地 方式方式B112112()SNGGSCUUUCCUSUG1UG2ABDC12C1SC12C2S4.5.1 低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇(1) 放大器接地，信號(hào)源

41、不接地放大器接地，信號(hào)源不接地此種接法不合適此種接法不合適4.5 電纜屏蔽層的接地電纜屏蔽層的接地 方式方式CUSUG1UG2ABDC12C1SC12C2S4.5.1 低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇(1) 放大器接地，信號(hào)源不接地放大器接地，信號(hào)源不接地此種接法可行此種接法可行4.5 電纜屏蔽層的接地電纜屏蔽層的接地 方式方式DUSUG1UG2ABDC12C1SC12C2S11112SNGSCUUCC4.5.1 低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇(1) 放大器接地，信號(hào)源不接地放大器接地，信號(hào)源不接地此種接法不合適此種接法不合適USUG1UG2ABCD1

42、2C1SC12C2S( 2 ) 放大器不接地，信號(hào)源接地放大器不接地，信號(hào)源接地4.5 電纜屏蔽層的接地電纜屏蔽層的接地4.5.1 低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇USUG1UG2ABCD12C1SC12C2S( 2 ) 放大器不接地，信號(hào)源接地放大器不接地，信號(hào)源接地4.5 電纜屏蔽層的接地電纜屏蔽層的接地4.5.1 低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇 方式方式A 此種接法可行此種接法可行USUG1UG2ABCD12C1SC12C2S( 2 ) 放大器不接地，信號(hào)源接地放大器不接地，信號(hào)源接地4.5 電纜屏蔽層的接地電纜屏蔽層的接地4.5.1 低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇 方式方式B 11211GSSNUCCCU此種接法不合適此種接法不合適USUG1UG2ABCD12C1SC12C2S( 2 ) 放大器不接地，信號(hào)源接地放大器不接地，信號(hào)源接地4.5 電纜屏蔽層的接地電纜屏蔽層的接地4.5.1 低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇低頻電纜屏蔽體接地點(diǎn)的選擇 方式方式D 211211GGSSNUUCCCU此種接法不合適此種接法不合適小結(jié)